Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Antrieb für die Streckwerke einer
Spinnereimaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Ringspinnmaschine.
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Eine solche Spinnvorrichtung weist lange Unterzylinder auf, die sich
über eine Vielzahl von Streckwerken der Spinnereimaschine in deren
Längsrichtung erstrecken. Diese Unterzylinder werden mit
Antriebsmotoren angetrieben. Diese sind Elektromotoren und werden dabei in der
Regel von Frequenzumrichtern gespeist. Es ist von großer Bedeutung,
diese Antriebsmotoren gleichmäßig anzusteuern bzw. die Unterzylinder
gleichmäßig anzutreiben, damit die Streckwerke gewünscht gleichmäßig
laufen zur Einhaltung geforderter hoher Qualitäten.
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Aus der DE 29 11 378 C2 ist eine Ringspinnmaschine bekannt, deren
drei Unterzylinder jeweils von einem Elektromotor angetrieben werden.
Jedem der Elektromotoren ist dabei ein eigener Frequenzumrichter samt
Frequenzsteller zugeordnet. Dadurch wird eine große Anzahl von
Frequenzumrichtern benötigt, was teuer in der Anschaffung ist und
aufwändig von der Wartung her.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten
Antrieb zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik
vermieden werden, insbesondere der Aufwand bezüglich der
Frequenzumrichter verringert ist bei hoher Qualität der Ansteuerung der
Antriebsmotoren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Antrieb mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der
Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt
der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß weist ein Unterzylinder mehrere Antriebsmotoren als
Antrieb auf. Die Antriebsmotoren eines Unterzylinders werden dabei mit
Vorteil über genau einen einzigen gemeinsamen Frequenzumrichter
gespeist. Der Frequenzumrichter ist bevorzugt ein üblicher
Frequenzumrichter und weist eine verstellbare Ausgangsfrequenz zur Steuerung
der Antriebsmotoren auf. Einer der Antriebsmotoren ist dabei ein
sogenannter Servomotor und weist einen Resolver, eine Art elektrischen
Taktgenerator, auf. Mittels dieses Resolvers wird der Frequenzumrichter
gesteuert. Möglich ist dies über einen Frequenzsteller für den
Frequenzumrichter. Für die Ansteuerung des Frequenzumrichters kann auf
bekannte Verfahren zurückgegriffen werden.
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Somit wird erfindungsgemäß dem Frequenzumrichter sozusagen
vorgespielt, er speise mittels der Signale des Resolvers oder Taktgenerators
einen einzigen Elektromotor mit großer Leistung. In Wirklichkeit handelt
es sich um mehrere einzelne Elektromotoren mit kleinerer Leistung.
Deren gesamte Leistung entspricht dabei der Leistung des größeren
Elektromotors, dessen Existenz dem Frequenzumrichter vorgespielt wird. Auf
diese Weise kann mit genau einem Resolver und genau einem
Frequenzumrichter eine Anzahl gleich anzusteuernder Elektromotoren
gespeist werden. Damit kann Aufwand für kosten- und wartungsintensive
Frequenzumrichter eingespart werden. Bevorzugt werden mit einem
Frequenzumrichter vier Elektromotoren gespeist. Einer dieser
Elektromotoren ist der vorgenannte Servomotor samt Resolver. Dabei kann der
Resolver vorteilhaft in den Servomotor integriert oder eingebaut sein.
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Bevorzugt sind einem Unterzylinder vier Elektromotoren zugeordnet und
es ist genau ein Servomotor vorhanden. Dabei sind die Elektromotoren
insbesondere mechanisch fest an den Unterzylinder und/oder
miteinander gekoppelt. Auf diese Art und Weise kann mit der Erfindung erreicht
werden, dass die Elektromotoren oder Antriebe eines Unterzylinders
genau synchron laufen. Dabei brauchen sie nicht zwangsläufig auch
winkeltreu zueinander laufen. Lediglich die Synchronität ist sehr wichtig,
damit sämtliche Streckwerke, die von dem Unterzylinder angetrieben
werden, mit gleicher und gleichbleibender Geschwindigkeit laufen. Es
können auch zwei Unterzylinder miteinander gekoppelt werden.
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Als Elektromotoren finden bevorzugt Synchronmotoren Anwendung,
besonders bevorzugt werden permanenterregte Synchronmotoren (PES).
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Die Spinnvorrichtung kann für den Antrieb zumindest teilweise einen
Unterflur-Aufbau aufweisen. Dabei sind die Antriebsmotoren unterhalb
des eigentlichen Streckwerks auf der Maschine untergebracht. Es
können jeweils eine linke Seite und eine rechte Seite vorhanden sein,
wobei beide Seiten jeweils in einen Kopf und einen Fuß aufgeteilt sein
können. Pro Seite treiben mindestens zwei Elektromotoren mindestens
einen Unterzylinder an. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass pro
Seite am Kopf und am Fuß zwei Elektromotoren allein den Eingangs-
Unterzylinder antreiben. Des weiteren können zwei Elektromotoren
gemeinsam den Mittelzug- und Auslaufunterzylinder antreiben. Somit
weisen durch die jeweils zwei Elektromotoren am Kopf und zwei
Elektromotoren am Fuß alle Unterzylinder vier Elektromotoren auf,
wobei sich der Mittelzug- und der Auslaufunterzylinder diese vier
Elektromotoren teilen.
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Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die elektrischen Zuleitungen von
dem Frequenzumrichter zu jedem Elektromotor bezüglich ihrer
elektrischen Eigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Dadurch lassen sich
Ansteuerungsunterschiede hinsichtlich Laufzeit und Veränderung durch
unterschiedliche Leitungseigenschaften vermeiden. Die geforderte
synchrone Ansteuerungen der Elektromotoren kann damit in besonders
hohem Mass gewährleistet werden. Dabei können die Zuleitungen
vorzugsweise gleich lang und/oder identisch sein. Unter Umständen ist es
möglich, diese Identität der elektrischen Zuleitungen auch durch andere
schaltungstechnische Besonderheiten zu erreichen. Die Verwendung
identischer Zuleitungen, insbesondere hinsichtlich ihrer Länge und
Leitungsart, ist jedoch die einfachste.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines Antriebs
einer Spinnereimaschine samt Frequenzumrichter und
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Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung eines Antriebs in
Ergänzung zu Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der Fig. 1 ist in einem Ausschnitt die Ansteuerung von vier
Antriebsmotoren 12a-d dargestellt. Diese vier Antriebsmotoren werden durch
einen Frequenzumrichter 13 gespeist und entsprechend gesteuert. Die
Speisung bzw. Steuerung erfolgt über einen Resolver 15, der mit der
Antriebsmaschine 12a ganz links in Fig. 1 verbunden ist. Die Verbindung
besteht bevorzugt und wie in Fig. 1 dargestellt darin, dass der Resolver
15 mit der Welle 16a des Antriebsmotors 12a gekoppelt ist bzw. auf
dieser sitzt. Über den Resolver 15 wird die Winkellage des Antriebsmotors
12a zur Messung des Lastwinkels und zur Bestimmung des Stroms
erfasst. Das von dem Resolver 15 an dem Antriebsmotor 12a erfasste
Signal wird an den Frequenzumrichter 13 zurückgegeben. Dieser
verarbeitet es intern, um davon abhängig den Antriebsmotor 12a sowie auf
dieselbe Art und Weise die Antriebsmotoren 12b-d anzusteuern.
Dieses Verfahren entspricht üblichen Ansteuerverfahren von
Synchronmotoren.
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Der Antriebsmotor 12a ist ein sogenannter Servomotor, weil er den
Resolver 15 aufweist. Ansonsten kann der Antriebsmotor 12a im
wesentlichen baugleich sein mit den Antriebsmotoren 12b-12d.
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Die Antriebsmotoren 12a-d können alle zusammen oder in kleineren
Gruppen an gemeinsame Wellen angekoppelt sein. Dies ist jeweils in
vorteilhafter Art und Weise möglich. Die Antriebsmotoren müssen nicht
exakt winkelgetreu zueinander laufen. Von großer Bedeutung ist es,
dass sie synchron laufen, also ihre Winkellage zueinander nicht ändern.
In der Regel sind die Antriebsmotoren 12a-d mit den Wellen 16a-d an
Unterzylinder von Spinnvorrichtungen, beispielsweise
Ringspinnmaschinen, angekoppelt. Da diese Unterzylinder eine große Länge aufweisen,
kann es sein, dass sich über diese Länge zwischen zwei angetriebenen
Bereichen eines Unterzylinders eine Verdrehung ergibt. Kritisch wird
dies dann, wenn sich diese Umbiegung ändert. Dies wird mit der
vorliegenden Erfindung vermieden durch die besonders genaue
Motoransteuerung.
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Die Ansteuerung bzw. Stromversorgung der Antriebsmotoren 12a-d
erfolgt über die Hauptzuleitung 17, von der pro Motor eine eigene
Nebenzuleitung 18a-d abgeht. Ein besonders genauer Synchronlauf der
Antriebsmotoren 12a-d ergibt sich dann, wenn die Zuleitungswege von
dem Frequenzumrichter 13 zu jedem einzelnen Antriebsmotor 12
identisch sind. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Leitungslänge und -art.
Es sollte also darauf geachtet werden, dass die Zuleitungen zu jedem
Antriebsmotor gleich sind.
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Die Antriebsmotoren 12a-d verteilen sich dabei bei einer typischen
Ringspinnmaschine auf Kopf und Fuß der Maschine und jeweils eine
linke Seite und eine rechte Seite. Bevorzugt sind es permanenterregte
Synchronmotoren.
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Aus der Fig. 2 geht, beispielsweise nur für die linke Seite 25 einer
Ringspinnmaschine, ein beispielhafter Aufbau der Antriebe von
Unterzylindern 20a-c hervor. Die Aufteilung zwischen rechter Seite 26 und
linker Seite 25 ist durch die Strichpunktierung in Fig. 2 unten symbolisch
dargestellt.
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In Übereinstimmung mit Fig. 1 sind für die eine Seite einer solchen
Ringspinnmaschine zwei Antriebsmotoren 12 über Getriebe 21 mit einem
Unterzylinder 20 verbunden. Damit sind in diesem Fall die
Antriebsmotoren 12 fest miteinander gekoppelt an einem Unterzylinder 20. An dem
jeweils rechten Antriebsmotor 12 sitzt an der Welle 16 ein Resolver 15.
Dieser steuert mit seinem Ausgang 19 einen nicht dargestellten
Frequenzumrichter an. Dies kann ähnlich wie in Fig. 1 ausgestaltet sein.
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Von dem nicht dargestellten Frequenzumrichter wiederum wird über
eine Haupt-Zuleitung 17 und Neben-Zuleitungen 18 jeder Antriebsmotor
angesteuert. Entspricht der Aufbau in Fig. 2 vom Prinzip her demjenigen
in Fig. 1, also vier Antriebsmotoren pro Frequenzumrichter, so sind von
der Hauptzuleitung 17 weitere Nebenzuleitungen 18 zu den anderen
beiden Antriebsmotoren der rechten Seite der Ringspinnmaschine
vorgesehen.
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Die Unterzylinder 20a-c können dabei jeweils einen Hinterzug,
Mittelzug und Vorzug von Streckwerken oder dergleichen darstellen.
Funktion
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung, von der ein Ausführungsbeispiel
symbolisch in Fig. 1 dargestellt ist, wird dem Frequenzumrichter 13
vorgespiegelt, er habe einen einzigen großen Motor zu speisen. Von
diesem einzigen zu speisenden Motor erhält der Frequenzumrichter über
den Resolver an einer Motorwelle oder dergleichen ein Antriebssignal
oder Steuersignal. In Wirklichkeit werden über den Frequenzumrichter
13 mittels der Zuleitungen 17 und 18 mehrere, insbesondere vier,
Antriebsmotoren gespeist. Dabei ergibt die Gesamtleistung dieser vier
Motoren diejenige Leistung, die der Frequenzumrichter an einem quasi
vorgespiegelten einzigen großen Antriebsmotor zu erzeugen hat. Um die
Ansteuerbedingungen für alle Antriebsmotoren gleich zu machen,
kommt es darauf an, die Leitungswiderstände und
Übergangswiderstände in den Zuleitungen zu den Antriebsmotoren aufeinander
abzustimmen. Dies ist bedeutsam, damit jeder Motor gleich viel Strom
bekommt bzw. identisch angesteuert wird.